螺旋分级机主轴断裂的修复
发布时间：2014-01-13贾建军
（山西铝厂供销部）
（山西铝厂供销部）
摘 要：分析了螺旋分级机主轴断裂的原因，提出了用空心轴断裂处内径加衬套的方法进行修复的方案，指出该修复工艺完全满足质量要求，经1年多的使用效果良好。
关键词：螺旋分级机；主轴断裂；修复
螺旋分级机与各类磨机组成磨碎与分级，广泛应用于工业生产中。山西铝厂氧化铝生产工艺中的主要设备溶出磨、格子磨等都配有分级机。由于分级机主轴（空心轴）大多处于恶劣的生产环境中，加上其他原因，不时发生断轴现象。修复找正精度要求高，施工难度大，但更换一根新轴需16万元左右，为节约成本，我们结合实际制定了修复工艺，取得了良好的效果。
1 断裂原因
图1为山西铝厂格子磨螺旋分级机主轴结构示意图，主轴为空心轴，直径600mm，长13m，外包螺旋叶片。经分析认为空心轴断裂的主要原因是，生产暂短停机，料浆沉淀或浓度成分的变化，导致重新开机时轴扭曲力瞬间加大，产生裂纹，以及空心轴长期在碱液中和不正常工况下运转，容易疲劳产生裂纹。另外主轴的弯曲变形、磨损、轴承的振动、叶片的不平衡、料浆温度等的影响，都会使轴受力不均产生裂纹，造成断裂。因此主轴运转一定周期后，由于疲劳、扭曲、振动、碱腐蚀等多种原因，加上焊接应力的影响，就会发生断轴现象。
关键词：螺旋分级机；主轴断裂；修复
螺旋分级机与各类磨机组成磨碎与分级，广泛应用于工业生产中。山西铝厂氧化铝生产工艺中的主要设备溶出磨、格子磨等都配有分级机。由于分级机主轴（空心轴）大多处于恶劣的生产环境中，加上其他原因，不时发生断轴现象。修复找正精度要求高，施工难度大，但更换一根新轴需16万元左右，为节约成本，我们结合实际制定了修复工艺，取得了良好的效果。
1 断裂原因
图1为山西铝厂格子磨螺旋分级机主轴结构示意图，主轴为空心轴，直径600mm，长13m，外包螺旋叶片。经分析认为空心轴断裂的主要原因是，生产暂短停机，料浆沉淀或浓度成分的变化，导致重新开机时轴扭曲力瞬间加大，产生裂纹，以及空心轴长期在碱液中和不正常工况下运转，容易疲劳产生裂纹。另外主轴的弯曲变形、磨损、轴承的振动、叶片的不平衡、料浆温度等的影响，都会使轴受力不均产生裂纹，造成断裂。因此主轴运转一定周期后，由于疲劳、扭曲、振动、碱腐蚀等多种原因，加上焊接应力的影响，就会发生断轴现象。
2 修复工艺
分级机主空心轴的修复关键是要保证主轴的直线度和断口处的强度。经过研究，决定采取如下修复工艺：
（1）做两支撑架，把主轴支撑起来，注意安全可靠。
（2）对断口修复处周围1m左右的叶片、衬铁、支撑架进行拆除，并对此处结疤清理干净，需打磨处进行打磨。
（3）如果断口靠近伞齿轮，需拆除伞齿轮，把断轴清理干净。
（4）断口的修复。首先，用气焊把主轴从断口处割开（注意支承），并把割口清理干净。其次，卷制加工新的芯管和外部包扎弧板。芯管的外径比主轴的内径略小一点（小5mm左右即可），包扎弧板的内径与主轴的外径一致。山西铝厂格子磨主轴内径552mm、外径600mm。有时因空心轴椭圆变形，芯管和包扎弧板直径应适当调整。可事先测量一下，确保内外弧板与空心轴紧密结合。内芯管长度1000mm左右，外芯1200mm 左右。以避开断裂部位。第三，主轴断口两端开好坡口，并打磨除绣，包括内芯管、外包弧板需焊接处一起除绣打磨干净。第四，把新的芯管一半插进主轴断口一端。在内部焊好一周角焊缝。第五，在另一端主轴上，沿主轴环向每隔120°研设一个焊接窗口，共3个窗口，窗口两头圆弧过渡（形状见图2）。以减小焊接应力，并打磨干净。然后把此端主轴套进芯管，开始找正。第六，以伞齿轴端和断口另一侧主轴适当位置为基准，上下左右拉4条钢丝为基准线（注意水平、垂直方位的精度和钢丝的直线度），沿轴向测出各点4个方向的效据，测量点尽可能多点，尽可能减小测量误差。通过找正，使其各点对称效据相等，以保证主轴的同轴度，然后点焊固定主轴位置。第七，在开设的窗口部位焊好芯管角焊缝。焊角高度为主轴厚度。焊接时注意防止主轴变形，保证找好的同轴度位置不变。第八，断口焊接。保证焊接质量，焊后打磨，使焊肉不得高于母材表面。第九，外包扎弧板加固焊接。事先清理干净此处主轴表面，要求焊肉与母材平滑过渡，焊肉高度不小于20mm。分别焊好两块弧板。纵焊缝应避开窗口焊缝。
分级机主空心轴的修复关键是要保证主轴的直线度和断口处的强度。经过研究，决定采取如下修复工艺：
（1）做两支撑架，把主轴支撑起来，注意安全可靠。
（2）对断口修复处周围1m左右的叶片、衬铁、支撑架进行拆除，并对此处结疤清理干净，需打磨处进行打磨。
（3）如果断口靠近伞齿轮，需拆除伞齿轮，把断轴清理干净。
（4）断口的修复。首先，用气焊把主轴从断口处割开（注意支承），并把割口清理干净。其次，卷制加工新的芯管和外部包扎弧板。芯管的外径比主轴的内径略小一点（小5mm左右即可），包扎弧板的内径与主轴的外径一致。山西铝厂格子磨主轴内径552mm、外径600mm。有时因空心轴椭圆变形，芯管和包扎弧板直径应适当调整。可事先测量一下，确保内外弧板与空心轴紧密结合。内芯管长度1000mm左右，外芯1200mm 左右。以避开断裂部位。第三，主轴断口两端开好坡口，并打磨除绣，包括内芯管、外包弧板需焊接处一起除绣打磨干净。第四，把新的芯管一半插进主轴断口一端。在内部焊好一周角焊缝。第五，在另一端主轴上，沿主轴环向每隔120°研设一个焊接窗口，共3个窗口，窗口两头圆弧过渡（形状见图2）。以减小焊接应力，并打磨干净。然后把此端主轴套进芯管，开始找正。第六，以伞齿轴端和断口另一侧主轴适当位置为基准，上下左右拉4条钢丝为基准线（注意水平、垂直方位的精度和钢丝的直线度），沿轴向测出各点4个方向的效据，测量点尽可能多点，尽可能减小测量误差。通过找正，使其各点对称效据相等，以保证主轴的同轴度，然后点焊固定主轴位置。第七，在开设的窗口部位焊好芯管角焊缝。焊角高度为主轴厚度。焊接时注意防止主轴变形，保证找好的同轴度位置不变。第八，断口焊接。保证焊接质量，焊后打磨，使焊肉不得高于母材表面。第九，外包扎弧板加固焊接。事先清理干净此处主轴表面，要求焊肉与母材平滑过渡，焊肉高度不小于20mm。分别焊好两块弧板。纵焊缝应避开窗口焊缝。
（5）把拆除的支撑架、衬铁、叶片依次安装恢复，使其符合要求尺寸。
3 质量要求
（1）主轴弯曲值不大于0.5mm/m，总的长度上的弯曲值不大于1.5mm。
（2）主轴中心与螺旋叶片的中心应一致，因中心偏差和轴弯曲引起的径向摆动不大于10mm-15mm，轴向摆动不大于3mm-5mm。
（3）螺旋外径应在一条直线上，其凹进和凸出值不大于8mm。
4 效果
运用以上工艺，于2000年10月对山西铝厂5#格子磨分级机主轴断口进行了修复，1年多来，螺旋轴运转平稳灵活，无跳动现象，无裂纹产生，完全能满足生产需求。
3 质量要求
（1）主轴弯曲值不大于0.5mm/m，总的长度上的弯曲值不大于1.5mm。
（2）主轴中心与螺旋叶片的中心应一致，因中心偏差和轴弯曲引起的径向摆动不大于10mm-15mm，轴向摆动不大于3mm-5mm。
（3）螺旋外径应在一条直线上，其凹进和凸出值不大于8mm。
4 效果
运用以上工艺，于2000年10月对山西铝厂5#格子磨分级机主轴断口进行了修复，1年多来，螺旋轴运转平稳灵活，无跳动现象，无裂纹产生，完全能满足生产需求。
来源：《科技情报开发与经济》2004年05期